OSCILLATEUR DE REFERENCE 10MHz

PILOTE PAR GPS (GPSDO)


Disposer d'un oscillateur de référence de grande précision a longtemps été un rêve inaccessible à l'amateur moyen. C'est aujourd'hui devenu presque banal grace notamment aux travaux de G3RUH, N1JEZ, W1GHZ et W1AUV.

Cette page décrit ma réalisation, inspirée des articles a simple GPS Stabilized Oscillator et 3Dfix_LED. Elle fait appel à une platine GPS Jupiter alimentée en 5V (attention bien vérifier que la platine possède une sortie 10kHz) et à un oscillateur à quartz 10MHz controlé en tension (VCXO) intégré format "sucre" (Foxelectronics, MtronPTI ou autre...).

L'oscillateur de référence et le standard de fréquence décrit par ailleurs sur ce site.

Description du circuit.

Le circuit se compose de trois parties:

L'interface GPS - PC fait appel à un classique MAX232 pour délivrer des signaux compatibles RS232 à l'interface série du PC. Les trames NMEA fournies par le récepteur GPS sont décodées par le PC à l'aide d'un logiciel adapté.

On peut utiliser le logiciel Labmon fournit par le constructeur ou un logiciel générique comme TAC32 (gratuit pendant 30 jours).

L'utilisation d'un logiciel superviseur est très utile, surtout pour les premiers essais, mais il est contraignant. C'est la raison pour laquelle W1AUV a développé un petit circuit à base de PIC 16F688 qui permet de s'assurer en permanence que le récepteur GPS est verrouillé au moins sur 3 satellites. Ceci s'effectue en décodant une trame particulière appelée 3D-fix.

Le schéma de la partie interface GPS est disponible au format pdf.

La boucle à verrouillage de phase permet d'asservir la fréquence du VCXO 10 MHz au signal 10kHz de grande précision délivré par le récepteur GPS. Le circuit se compose d'une série de diviseurs, d'un comparateur de phase utilisant un OU exclusif et d'un filtre de boucle. Ce filtre est un élément déterminant de la boucle car il fixe la fonction de transfert de l'asservissement. J'ai, dans cette version, conservé le filtre à avance de phase préconisé dans l'article de référence. La réponse de ce filtre est visible ici.

La sortie 10MHz est bufferisée par quatre portes inverseuses montées en parallèle et fournissant une impédance de sortie voisine de 50 ohms.

Visualiser le schéma de la boucle à verrouillage de phase.

Réalisation

L'ensemble est réalisé sur un seul circuit imprimé simple face, regroupant tous les éléments et supportant la platine GPS.

La partie PLL est visible au premier plan, l'interface PC et le circuit 3D-fix sont situés sous la platine GPS. Le VCXO est soudé coté cuivre. Le GPS est relié au circuit imprimé par un petit morceau de câble en nappe muni d'un connecteur.

Attention, le connecteur de la platine GPS est très particulier et quasiment introuvable. Je recommande de souder directement les quelques fils nécessaires sur le circuit imprimé du récepteur. Les connecteurs du GPS et du circuit imprimé ne correspondent pas, bien vérifier.

Télécharger:

Utilisation

Raccorder l'entrée du GPS à une antenne active bien dégagée, et l'entrée série du PC à la fiche DB9.

Lancer le logiciel (TAC32 par exemple) et mettre l'ensemble sous tension.

La LED 1pps doit clignoter avec une période de 1 seconde.

Attendre quelques minutes pour que le GPS se synchronise. Lorsque le récepteur GPS est connecté à un nombre suffisant de satellites la LED 3D-fix doit s'allumer. Attendre au moins une demi-heure avant d'utiliser la sortie 10 MHz afin que la boucle soit bien stabilisée.

 


Un grand merci à Jean-Pierre F5FFN pour le matériel, la documentation et ses précieux conseils

73 de Joël F6CSX

Dernière mise à jour le 12 juillet 2010